利用最優(yōu)化算法對(duì)微震定位進(jìn)行求解時(shí),為了保證全局且快速收斂,結(jié)合網(wǎng)格搜索法的全局收斂性和牛頓迭代法的快速準(zhǔn)確性,提出一種基于網(wǎng)格搜索-牛頓迭代法的微震震源定位反演算法。新算法首先通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行稀疏的網(wǎng)格劃分,利用網(wǎng)格搜索法得到初步的定位結(jié)果,再以此結(jié)果作為牛頓迭代法的初始迭代值進(jìn)行準(zhǔn)確的定位計(jì)算。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn),研究了地下介質(zhì)速度各向異性和實(shí)際工程中測(cè)速誤差對(duì)定位結(jié)果的影響,并與牛頓法、網(wǎng)格搜索法和模擬退火法對(duì)比新算法在定位準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性以及計(jì)算效率方面的表現(xiàn)。結(jié)果表明:該算法在理論上可以相對(duì)高效、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地定位微震事件。最后利用實(shí)例驗(yàn)證新算法定位效果,定位誤差約為4 m。該算法在微震定位中具有一定的實(shí)用價(jià)值。 

【文章來(lái)源】：礦業(yè)科學(xué)學(xué)報(bào). 2019,4(06)

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

網(wǎng)格搜索－牛頓迭代法流程Fig.1Theflowchartofthegrid－searchNewtonmethod

－H(m)－1珔g(r(m))(11)最終新的迭代值為r(m+1)=r(m)+Δr(m)=r(m)－H(m)－1珋g(r(m))(12)依據(jù)式(12)，定位結(jié)果由r(m)更新為r(m+1)。如果r(m+1)滿足定位要求，則迭代算法停止輸出定位結(jié)果;否則返回步驟(4)，直到滿足條件時(shí)停止迭代。本文中停止迭代條件為目標(biāo)函數(shù)式(9)的梯度小于10－5。2仿真模型實(shí)驗(yàn)及結(jié)果2.1仿真模型設(shè)置設(shè)定一個(gè)范圍在1000m×1000m×500m的監(jiān)測(cè)區(qū)域(圖2)對(duì)定位方法的精確度和穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)。假設(shè)微震波在地下介質(zhì)的平均速度為5m/ms，微震的發(fā)震時(shí)刻為5ms，隨機(jī)產(chǎn)生6個(gè)微震事件，在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)外都有分布。事件1至事件6的空間坐標(biāo)分別為:A(409，595，132)、B(263，603，401)、C(712，222，15)、D(118，297，465)、E(1096，1128，610)、F(1153，1026，574)。檢波器空間坐標(biāo)見(jiàn)表1。圖2檢波器與微震事件分布Fig.2Distributionofreceiversandmicroseismicevents表1檢波器空間分布坐標(biāo)Tab.1Coordinatesofreceivers檢波器坐標(biāo)/mxyz1000200500310000041000050051000100006100010005007010000801000500在實(shí)際工程環(huán)境中，地下介質(zhì)存在各向異性，本文將各向異性體現(xiàn)在介質(zhì)的速度參數(shù)上。具體做法參考李�。�4］關(guān)于速度各向異性模型的處理，對(duì)一個(gè)微震事件與每個(gè)檢波器之間的速度參數(shù)，在平均速度的基礎(chǔ)上隨機(jī)分配一個(gè)0(沒(méi)有速度各向異性影響)、1%、3%的速度浮動(dòng)范圍。表2為不

8176.94257.18264.818141.89102.99236.88146.70225.02235.553%1154.63161.29152.22116.21343.37324.952164.91134.75184.5768.11325.56322.283176.12215.1377.09214.54257.58236.024184.49197.94127.09189.96226.04219.195148.68195.35169.69247.90134.79122.626165.40172.19202.87230.2843.7538.817125.44131.94210.87177.55263.57262.128137.99105.01233.05149.92222.84230.912.2定位結(jié)果分析2.2.1網(wǎng)格離散點(diǎn)數(shù)對(duì)定位結(jié)果的影響對(duì)于網(wǎng)格搜索－牛頓迭代算法，首先要進(jìn)行對(duì)監(jiān)測(cè)空間的離散網(wǎng)格點(diǎn)劃分，圖3顯示的是針對(duì)圖2的監(jiān)測(cè)區(qū)域在不同網(wǎng)格劃分條件下，6個(gè)微震事件的平均定位誤差。對(duì)于圖2中x、y軸坐標(biāo)，劃分區(qū)域在(0m，1500m)，z軸的劃分區(qū)域在(0m，700m)。為了顯示不同網(wǎng)格劃分對(duì)定位算法準(zhǔn)確程度和算法計(jì)算時(shí)間的影響，針對(duì)圖2的監(jiān)測(cè)區(qū)域，將每一個(gè)維度分別離散成5、10、15、20、30、40、50和60個(gè)離散點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)格搜索法定位。從計(jì)算時(shí)間分析，隨著每一個(gè)維度網(wǎng)格離散點(diǎn)增多，算法計(jì)算時(shí)間以指數(shù)的形式增長(zhǎng)，這使得單純使用網(wǎng)格搜索法進(jìn)行準(zhǔn)確定位需要消耗大量的計(jì)算時(shí)間，這與微震監(jiān)測(cè)需要實(shí)時(shí)性定位相矛盾;從定位準(zhǔn)確度分析，圖3不同網(wǎng)格劃分對(duì)定位結(jié)果的影響Fig.3Thelocationresultsofdifferentdiscretizedstrategies定位誤差在x、y、z軸坐標(biāo)則因位置關(guān)系受到了網(wǎng)格劃分的影響，所以三個(gè)坐標(biāo)軸上的定位準(zhǔn)確度遵循劃分點(diǎn)越多定位越準(zhǔn)確的原則。觀察圖3中的484礦業(yè)科學(xué)學(xué)報(bào)第4卷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]煤礦井下微震震源高精度定位研究[J]. 程久龍,宋廣東,劉統(tǒng)玉,胡賓鑫,王紀(jì)強(qiáng),王金玉.  地球物理學(xué)報(bào). 2016(12)
[2]基于L1范數(shù)統(tǒng)計(jì)的單純形微震震源定位方法[J]. 李楠,王恩元,孫珍玉,李保林.  煤炭學(xué)報(bào). 2014(12)
[3]基于無(wú)需測(cè)速的單純形法微地震定位改進(jìn)研究[J]. 李健,高永濤,謝玉玲,周喻,楊凱.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2014(07)
[4]礦山尺度下微震定位精度及穩(wěn)定性控制初探[J]. 謝興楠,葉根喜,柳建新.  巖土工程學(xué)報(bào). 2014(05)
[5]基于穩(wěn)健模擬退火-單純形混合算法的微震定位研究[J]. 呂進(jìn)國(guó),姜耀東,趙毅鑫,祝捷,王欣,陶磊.  巖土力學(xué). 2013(08)
[6]微震波自動(dòng)拾取與多通道聯(lián)合定位優(yōu)化[J]. 朱權(quán)潔,姜福興,王存文,劉懿,王進(jìn)強(qiáng),于正興.  煤炭學(xué)報(bào). 2013(03)
[7]煤礦礦震定位中異向波速模型的構(gòu)建與求解[J]. 鞏思園,竇林名,馬小平,牟宗龍,賀虎,何江.  地球物理學(xué)報(bào). 2012(05)
[8]提高煤礦微震定位精度的臺(tái)網(wǎng)優(yōu)化布置算法[J]. 鞏思園,竇林名,馬小平,牟宗龍,陸菜平.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2012(01)
[9]利用網(wǎng)格搜索進(jìn)行地球橢球面閃電定位[J]. 文銀平,胡志祥,趙文光,朱宏平.  武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2010(09)
[10]基于不同初值的微震源定位方法[J]. 林峰,李庶林,薛云亮,徐宏斌.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2010(05)



本文編號(hào)：3307711